基于电磁感应仪数据的南疆棉田土壤电导率反演模型研究

土壤盐渍化是南疆棉田优质高产的主要障碍因素,定额灌溉可有效改良土壤盐渍化,EM38-MK2可快速、动态获取土壤盐渍化数据,适时监测土壤盐渍化,为棉田定额灌溉提供数字依据。针对电磁感应仪(EM38-MK2)的发射圈和接收圈设计了不同采样方案,在同一条田内采集了6个不同时期的土壤表观电导率数据及相应的剖面土样,分析了不同土壤采集方案及土壤含水量对表观电导率模型精度的影响,对比了以单一时期数据建模的局部模型和6个时期整体数据建模的全局模型的反演精度。结果表明,由单点采集电磁感应仪发射线圈位置土样所构建的模型精度更高,稳定性更好,能有效减少由采样带来的误差。当土壤含水量低于10%时,表观电导率与实测电导率之间的相关性较低,决定系数为0.58,反演模型只具备粗略估计实测电导率的能力;当土壤含水量高于10%时,表观电导率与实测电导率具有很好的相关性,决定系数达到0.80以上,反演模型具有较好的预测能力。EMH+EMV多测定模式下表观电导率与实测电导率之间的模型精度高于EMH或EMV单一测定模式,确立EC_(h0.375)+(EC_(h0.75)+EC_(v0.75))/2+EC_(v1.5)为建模因子,有效提高了反演模型的精度。不同深度土层的局部模型反演精度均高于全局模型精度,局部模型的RPD均大于2.0,具有较好的预测能力。     

平谷桃园养分投入对土壤养分的影响

以平谷区101个桃园为研究对象,调查了施肥现状及其对土壤养分的影响。【结论】所调查的桃园施用的有机肥以鸡粪、羊粪、猪粪、牛粪为主,化肥投入以复合肥或氮磷钾配合施用居多；2016年比2006年总N、总P2O5和总K2O投入量高出1.6倍、1.6倍和1.8倍。由于桃园多年的过量养分投入,2016年调查结果与2006年调查结果和1981年二次土壤普查结果比较,土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量均有大幅度提高；调查结果还显示,随着氮肥的施入土壤中平均碱解氮含量变化趋势不明显,随着磷肥的施入土壤中平均有效磷含量成显著的上升趋势,随着钾肥投入量的增加土壤中速效钾含量呈现先上升后下降的趋势。调查结果还显示平谷土壤氮素盈余量为444.6 kg N/ hm2,作物氮素吸收量/施氮量占比仅为45%；平谷土壤磷素盈余量为516.6 kg N/ hm2,作物磷素吸收量/施磷量占比仅为22%；由此可见,桃园氮养分和磷养分盈余造成了果园土壤氮和磷环境风险加大。因此,桃园要进行合理的养分管理以保证产量和品质的形成,以及桃园的可持续发展。     

麦秸秆和沼液配施对水稻苗期生长和土壤微生物的调控

研究了等量氮素肥料处理下小麦秸秆全量还田结合化肥(S-CF)、小麦秸秆全量还田结合沼液(S-BS)和全量化肥(CF)处理对水稻幼苗生长、氮磷积累及土壤微生物群落的影响。结果表明,不同施肥处理的水稻幼苗生长明显被促进,其中CF处理的促进效果最好,其次是S-BS处理。S-BS处理的水稻叶片可溶性糖含量明显高于其他施肥处理,其叶片含氮量也明显高于CF处理。CF处理的土壤细菌总量明显高于S-BS处理,而S-BS处理的土壤细菌总量均显著高于对照(CK,不施肥)和S-CF处理;其中CF处理变形菌门细菌相对丰度显著高于其他处理。而CK和S-CF处理的真菌总量明显高于S-BS和CF处理,S-BS处理的真菌总量最低,其中,CK土壤优势真菌子囊菌门、担子菌门的相对丰度显著高于其他处理,S-CF处理土壤的壶菌门真菌相对丰度也显著高于其他处理。S-CF和S-BS处理的细菌Chao1丰富度指数和香农(Shannon)多样性指数要明显高于CF处理和CK,而S-CF处理的土壤真菌的Chao1指数和香农指数要明显高于CK,CF处理的土壤真菌Chao1指数和香农指数最低。秸秆、沼液短期替代化肥的处理下水稻植株生长低于全化肥处理的,但秸秆、沼液、化肥结合施用对水稻幼苗的促生作用依然很明显,尤其是秸秆还田结合沼液灌溉的全量替代化肥处理。全量替代化肥处理下,即秸秆和沼液处理的土壤质量和细菌丰富度及多样性即使在短期施用条件下也被明显促进。     

Variation in glomalin in soil profiles and its association with climatic conditions,shelterbelt characteristics,and soil properties in poplar shelterbelts of Northeast China

Glomalin-related soil protein(GRSP)sequesters large amounts of carbon and plays important roles in maintaining terrestrial soil ecosystem functions and ecological restoration;however,little is known about GRSP variation in 1-m soil profiles and its association with stand characteristics,soil properties,and climatic conditions,hindering GRSP-related degraded soil improvement and GRSP evaluation.In this study,we sampled soils from 1-m profiles from poplar(Populus spp.)shelterbelts in Northeast China.GRSP contents were 1.8–2.0 times higher in the upper 40 cm soil layers than at 40–100 cm.GRSP-related soil organic carbon(SOC)sequestration in deeper soil layers was*1.2 times higher than in surface layers.The amounts of GRSP-related nutrients were similar throughout the soil profile.A redundancy analysis showed that in both surface and deeper layers,soil properties(pH,electrical conductivity,water,SOC,and soil nutrients)explained the majority of the GRSP variation(59.5–84.2%);the second-most-important factor in GRSP regulation was climatic conditions(temperature,precipitation,and altitude),while specific shelterbelt characteristics had negligible effects(<5%).Soil depth and climate indirectly affected GRSP features via soil properties,as manifested by structural equation model analysis.Our findings demonstrate that GRSP is important for carbon storage in deep soils,regardless of shelterbelt characteristics.Future glomalin assessments should consider these vertical patterns and possible regulating mechanisms that are related to soil properties and climatic changes.     

不同混施钝化剂对水稻吸收累积Cd的影响

将石灰、赤泥和高岭土按不同比例混合(施用总量为4500kg hm-2)施加于Cd污染稻田土壤,根据混合比例不同设置CK(常规种植)、T1(1∶7∶4)、T2(3∶5∶4)、T3(4∶4∶4)和T4(6∶2∶4)共5个处理,探究不同混施钝化剂对水稻吸收累积Cd的影响。结果表明:4种混施处理能够显著降低土壤有效态Cd含量,较CK相比依次降低了28.0%、40.9%、43.4%和57.4%。4种混施处理能够不同程度地降低水稻各部位对Cd的吸收累积,籽粒的Cd含量依次降低47.1%、49.2%、55.5%和81.6%,T2、T3和T4处理水稻籽粒中Cd含量达到了食品安全国家标准(G B27622017,Cd≤0.2mg kg-1)。土壤有效态Cd含量与水稻根、茎、叶和籽粒中Cd含量的Pearson相关系数分别为0.826、0.709、0.778和0.532,均达到显著相关。不同处理根系富集系数依次为5.03、1.83、2.22、1.32和0.90,钝化处理显著降低了水稻根系对Cd的富集能力。各处理水稻产量以及籽粒K、Mg元素含量没有显著差异,T1到T4处理Ca元素含量依次增加。综合分析,T4处理对于降低土壤中有效态Cd含量以及水稻籽粒中Cd含量效果最佳,且没有降低水稻产量和与稻米品质密切相关的K、Mg和Ca元素含量。     

永兴县冰糖橙果园土壤肥力特征及其综合评价

为探究永兴县冰糖橙果园土壤肥力特征及其综合性状，为果园土壤改良和合理施肥提供依据。在永兴县冰糖橙主产区采集了284处具有代表性果园表层土壤(0-40cm)，测定了土壤有机质、pH值、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾、缓效钾等养分指标，运用模糊综合评判法，对永兴县冰糖橙果园及其北、中和南3个区域土壤肥力质量进行了综合评价，并比较3个区域的土壤肥力差异特征。结果表明：永兴县冰糖橙果园土壤肥力为中等水平，土壤为酸性，平均仅5.47；有机质含量较丰富，为较高等水平，平均为25g/kg；土壤全氮含量为较高等水平，平均为1.86g/kg，碱解氮含量为中等水平，平均109mg/kg；有效磷平均含量25.2mg/kg，为中等水平；缓效钾含量偏低，为较低等水平，平均132mg/kg；速效钾含量处于较高等水平，平均153mg/kg。果园的3个区域土壤综合肥力属于中等偏下水平，受地形地貌、成土母质、果园管理及其他因素影响，中部区果园综合肥力高于北部和南部果园。     

不同因素影响下层状土壤水分入渗特征及水力学参数估计

层状土壤是自然界常见的土体结构,其水分运移规律不同于均质土;大气降水、灌溉水等水分的入渗是土壤水文过程的一个重要环节,同时它也与地下水补给、污染物运移等过程紧密相关。土壤初始含水量、土体构型及供水强度等因素均会影响水分的入渗过程。为探究积水深度、土体构型、初始含水量三种因素对层状土壤水分运移的影响,通过室内积水入渗试验对湿润锋、累积入渗量、土壤剖面压力水头进行观测,并利用Hydrus-1D模型反演水力参数并对相应条件下的水分运移规律进行模拟和分析。结果表明,层状土壤中湿润锋随时间的推进方式由非线性过渡至线性,入渗率逐渐减小。三种因素作用下,层状土壤水分运移特征有明显差异:积水深度、土壤初始含水量增加时,湿润锋运移速率和入渗率均增大,且各观测点压力水头升高加快,土壤不饱和程度降低;上砂壤下粉砂壤构型较上粉砂壤下砂壤构型而言,整体湿润锋推进速率和入渗率较大,出流快,且入渗后期界面处的压力水头高于其他观测点。且结果表明,反演的水力学参数较拟合实测的参数更适用于层状土壤入渗的模拟和预测。该研究旨在揭示和掌握层状土壤水分运移规律和影响因素的作用机制,并进一步为农田灌溉措施的合理制定提供科学依据。     

Relay-intercropping soybean with maize maintains soil fertility and increases nitrogen recovery efficiency by reducing nitrogen input

Optimized nitrogen(N)management can increase N-use efficiency in intercropping systems.Legume-nonlegume intercropping systems can reduce N input by exploiting biological N fixation by legumes.Measurement of N utilization can help in dissecting the mechanisms underlying N uptake and utilization in legume-nonlegume intercropping systems.An experiment was performed with three planting patterns:monoculture maize(MM),monoculture soybean(SS),and maize-soybean relay intercropping(IMS),and three N application levels:zero N(NN),reduced N(RN),and conventional N(CN)to investigate crop N uptake and utilization characteristics.N recovery efficiency and 15N recovery rate of crops were higher under RN than under CN,and those under RN were higher under intercropping than under the corresponding monocultures.Compared with MM,IMS showed a lower soil N-dependent rate(SNDR)in 2012.However,the SNDR of MM rapidly declined from 86.8%in 2012 to 49.4%in 2014,whereas that of IMS declined slowly from 75.4%in 2012 to 69.4%in 2014.The interspecific N competition rate(NCRms)was higher under RN than under CN,and increased yearly.Soybean nodule dry weight and nitrogenase activities were respectively 34.2%and 12.5%higher under intercropping than in monoculture at the beginning seed stage.The amount(Ndfa)and ratio(%Ndfa)of soybean N2 fixation were significantly greater under IS than under SS.In conclusion,N fertilizer was more efficiently used under RN than under CN;in particular,the relay intercropping system promoted N fertilizer utilization in comparison with the corresponding monocultures.An intercropping system helps to maintain soil fertility because interspecific N competition promotes biological N fixation by soybean by reducing N input.Thus,a maize-soybean relay intercropping system with reduced N application is sustainable and environmentally friendly.     

不同耕作方式对辽西褐土物理性状及玉米根系分布的影响

通过连续3年大田试验，对旋耕、翻耕、深松3种耕作方式下的土壤物理性质、玉米根系分布和产量进行测定。结果表明，与翻耕和旋耕相比，深松显著增加了玉米田土壤耕层厚度和降低了犁底层厚度。在中下层土壤，深松还降低了土壤紧实度和容重，改善了土壤的孔隙状况，有利于玉米根系向下生长，使得中下层土壤的玉米根系不仅更丰富，而且占总根系量的比例也更高，最终提高了玉米产量。本研究表明，深松耕作有利于改善辽西褐土区土壤结构和促进玉米生长。     

长期少免耕对中国东北玉米农田土壤呼吸及碳氮变化的影响

在黑土区37年不同耕作模式定位试验田，采用原位法比较常规旋耕灭茬起垄（CT）、旋耕留高茬行间深松-少耕（RT）、免耕（NT）和深翻（PT）4种耕作模式土壤呼吸速率及其与土壤温度和湿度的关系，测定土壤总碳氮、无机氮，微生物碳氮的变化。结果表明，玉米生育期间土壤呼吸呈单峰变化，开花期达最大值，生长季平均呼吸速率依次为RT > NT > CT > PT。4个处理土壤温度与土壤呼吸速率间存在显著指数关系。不同耕作模式0~10 cm土壤温度可解释土壤呼吸速率变异的38.3%~67.9%，温度敏感性系数Q10范围为2.1~5.3；RT和NT处理显著提高0~20 cm土壤碳氮含量；RT处理在0~20 cm土壤中微生物碳含量均高于CT、NT和PT处理。RT处理土壤呼吸对温度响应提高，RT和NT处理显著增加上层土壤总碳氮含量，利于土壤质量提升。